FR3061489A1 - SUPPLY STRUCTURE FOR FORKLIFT - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une structure (4) d'alimentation électrique pour chariot élévateur (1), comportant au moins : une caisse palettisable (5) ; un bornier (46) de raccordement électrique, solidaire de la caisse, apte à être relié au chariot pour son alimentation électrique ; au moins une batterie à charge rapide (42) logée dans ladite caisse et reliée audit bornier (46) de raccordement électrique ; un chargeur (44) de ladite au moins une batterie (42), logé dans ladite caisse ; et un élément de raccordement (48) relié au chargeur (44), solidaire de la caisse, et apte à permettre une liaison électrique entre le chargeur et un réseau de distribution d'électricité externe au chariot.The invention relates to a power supply structure (4) for a forklift truck (1), comprising at least: a palletizable crate (5); a terminal block (46) electrical connection, integral with the body, adapted to be connected to the carriage for its power supply; at least one fast charge battery (42) housed in said case and connected to said electrical connection terminal block (46); a charger (44) of said at least one battery (42) housed in said case; and a connecting element (48) connected to the charger (44), integral with the box, and adapted to allow an electrical connection between the charger and a power distribution network external to the carriage.
Description
@ Titulaire(s) : COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES Etablissement public.@ Holder (s): COMMISSION FOR ATOMIC ENERGY AND ALTERNATIVE ENERGIES Public establishment.
O Demande(s) d’extension :O Extension request (s):
® Mandataire(s) : CABINET BEAUMONT.® Agent (s): CABINET BEAUMONT.
® STRUCTURE D'ALIMENTATION POUR CHARIOT ELEVATEUR.® SUPPLY STRUCTURE FOR LIFT TRUCK.
FR 3 061 489 - A1 (57) L'invention concerne une structure (4) d'alimentation électrique pour chariot élévateur (1), comportant au moins: une caisse palettisable (5) ; un bornier (46) de raccordement électrique, solidaire de la caisse, apte à être relié au chariot pour son alimentation électrique; au moins une batterie à charge rapide (42) logée dans ladite caisse et reliée audit bornier (46) de raccordement électrique; un chargeur (44) de ladite au moins une batterie (42), logé dans ladite caisse; et un élément de raccordement (48) relié au chargeur (44), solidaire de la caisse, et apte à permettre une liaison électrique entre le chargeur et un réseau de distribution d'électricité externe au chariot.FR 3,061,489 - A1 (57) The invention relates to a structure (4) for supplying electrical power to a forklift (1), comprising at least: a palletizable box (5); an electrical connection terminal block (46), integral with the body, able to be connected to the carriage for its electrical supply; at least one quick charge battery (42) housed in said body and connected to said terminal block (46) for electrical connection; a charger (44) of said at least one battery (42), housed in said case; and a connection element (48) connected to the charger (44), integral with the body, and capable of allowing an electrical connection between the charger and an electricity distribution network external to the carriage.
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STRUCTURE D'ALIMENTATION POUR CHARIOT ELEVATEURSUPPLY STRUCTURE FOR LIFT TRUCK
DomaineField
La présente description concerne de façon générale les systèmes d'alimentation et, plus particulièrement, la réalisation d'une structure d'alimentation électrique pour chariot élévateur. Exposé de l'art antérieurThe present description relates generally to power systems and, more particularly, the production of an electrical power structure for a forklift. Presentation of the prior art
Un chariot élévateur a besoin d'une source d'énergie. Une première catégorie de chariots est équipée de moteurs thermiques. Une deuxième catégorie à laquelle s'applique la présente description est équipée d'une structure d'alimentation électrique constituée de batteries rechargeables.A forklift needs an energy source. A first category of trucks is equipped with thermal engines. A second category to which this description applies is equipped with a power supply structure consisting of rechargeable batteries.
Une structure d'alimentation électrique traditionnelle est constituée d'un bloc batteries comportant des batteries au plomb logées dans une caisse de manutention et interconnectées de façon à ne présenter que deux bornes (positive et négative) de raccordement du bloc batteries soit au moteur électrique du chariot, soit à un chargeur de batteries externe au chariot. La structure d'alimentation est particulièrement volumineuse et lourde.A traditional electrical supply structure consists of a battery pack comprising lead batteries housed in a handling case and interconnected so as to have only two terminals (positive and negative) for connection of the battery pack either to the electric motor of the cart, or to a battery charger external to the cart. The feeding structure is particularly bulky and heavy.
Plus récemment, on a proposé des chariots élévateurs équipés de batteries au lithium. Les batteries sont intégrées à demeure dans le chariot qui est équipé d'un chargeur destiné à être raccordé au réseau de distribution d'électricité. PourMore recently, forklifts with lithium batteries have been proposed. The batteries are permanently integrated in the trolley which is equipped with a charger intended to be connected to the electricity distribution network. For
B15635 - DD17630ST l'utilisateur, le basculement d'une solution (batteries au plomb) à l'autre (batteries au lithium) requiert de remplacer le parc de chariots élévateurs, ce qui représente un investissement important qui peut être dissuasif.B15635 - DD17630ST the user, switching from one solution (lead-acid batteries) to another (lithium batteries) requires replacing the fleet of forklifts, which represents a significant investment which can be dissuasive.
Résumésummary
Un mode de réalisation propose une structure d'alimentation électrique d'un chariot élévateur qui pallie tout ou partie des inconvénients des structures actuelles.One embodiment provides a power supply structure for a forklift which overcomes all or part of the disadvantages of current structures.
Un mode de réalisation propose une solution compatible avec les chariots élévateurs conçus pour utiliser des blocs batteries au plomb.One embodiment offers a solution compatible with forklifts designed to use lead-acid battery packs.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit une structure d'alimentation électrique pour chariot élévateur, comportant au moins :Thus, one embodiment provides a power supply structure for a forklift, comprising at least:
une caisse palettisable ;a palletizable box;
un bornier de raccordement électrique, solidaire de la caisse, apte à être relié au chariot pour son alimentation électrique ;an electrical connection terminal block secured to the body, capable of being connected to the trolley for its electrical supply;
au moins une batterie à charge rapide logée dans ladite caisse et reliée audit bornier de raccordement électrique ;at least one quick charge battery housed in said box and connected to said electrical connection terminal block;
un chargeur de ladite au moins une batterie, logé dans ladite caisse ; et un élément de raccordement relié au chargeur, solidaire de la caisse, et apte à permettre une liaison électrique entre le chargeur et un réseau de distribution d'électricité externe au chariot.a charger for said at least one battery, housed in said case; and a connection element connected to the charger, integral with the body, and able to allow an electrical connection between the charger and an electricity distribution network external to the trolley.
Selon un mode de réalisation, ledit élément de raccordement comporte un câble de raccordement du chargeur au réseau de distribution d'électricité.According to one embodiment, said connection element comprises a cable for connecting the charger to the electricity distribution network.
Selon un mode de réalisation, le chargeur comporte un transformateur galvanique à la fréquence du réseau électrique, le transformateur participant à lester le chariot élévateur.According to one embodiment, the charger comprises a galvanic transformer at the frequency of the electrical network, the transformer participating in weighting the forklift.
Selon un mode de réalisation, la caisse est remplie d'huile.According to one embodiment, the box is filled with oil.
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Selon un mode de réalisation, la structure comporte au moins un module de stockage d'énergie présentant deux bornes de connexion, chaque module comprenant une batterie et un convertisseur bidirectionnel, le convertisseur bidirectionnel étant relié d'une part à la batterie associée et d'autre part aux bornes de connexion du module.According to one embodiment, the structure comprises at least one energy storage module having two connection terminals, each module comprising a battery and a bidirectional converter, the bidirectional converter being connected on the one hand to the associated battery and elsewhere on the module connection terminals.
Selon un mode de réalisation, pour chaque module, le convertisseur bidirectionnel sert de convertisseur continu/continu pendant les périodes de charge pour transférer de l'énergie provenant du réseau vers la batterie du module, et sert de convertisseur continu/continu pendant les périodes de décharge pour transférer de l'énergie de la batterie vers un bornier d'alimentation électrique du chariot.According to one embodiment, for each module, the bidirectional converter serves as a DC / DC converter during the charging periods to transfer energy from the network to the module battery, and serves as a DC / DC converter during the charging periods. discharge to transfer energy from the battery to a power supply terminal on the truck.
Selon un mode de réalisation, la décharge de l'ensemble de batteries est contrôlée pour émuler une décharge de la ou des batteries au plomb.According to one embodiment, the discharge of the battery assembly is controlled to emulate a discharge of the lead battery or batteries.
Un mode de réalisation prévoit un chariot élévateur comportant une structure d'alimentation électrique.One embodiment provides a forklift having a power supply structure.
Un mode de réalisation prévoit un procédé de transformation de la structure d'alimentation d'un chariot élévateur comprenant initialement une caisse palettisable remplie de batteries à charge lente, telles que des batteries au plomb, les batteries à charge lente étant reliées à un bornier de raccordement électrique solidaire de la caisse palettisable, le bornier de raccordement étant connecté à un dispositif électrique du chariot élévateur pour son alimentation électrique, le procédé comprenant les étapes suivantes :One embodiment provides a method of transforming the supply structure of a forklift initially comprising a palletizable box filled with slow charge batteries, such as lead batteries, the slow charge batteries being connected to a terminal block. electrical connection integral with the palletizable box, the connection terminal block being connected to an electrical device of the forklift for its electrical supply, the method comprising the following steps:
retirer ladite caisse palettisable remplie de batteries à charge lente, en déconnectant le bornier de raccordement électrique solidaire de la caisse palettisable ; etremove said palletizable box filled with slow-charging batteries, by disconnecting the electrical connection terminal secured to the palletizable box; and
- insérer, dans l'emplacement précédemment dédiée à ladite caisse, une structure d'alimentation électrique selon l'une des revendications précédentes, en connectant le bornier de ladite structure d'alimentation électrique au dispositif électrique du chariot élévateur.- Insert, in the space previously dedicated to said body, an electrical supply structure according to one of the preceding claims, by connecting the terminal block of said electrical supply structure to the electrical device of the forklift.
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Un mode de réalisation prévoit un procédé de recharge électrique d'un chariot élévateur, comprenant les étapes suivantes :One embodiment provides a method of electrically charging a forklift, comprising the following steps:
- relier électriquement ledit élément de raccordement de la structure d'alimentation électrique du chariot à un réseau de distribution d'électricité ; et- electrically connecting said connection element of the trolley's electrical supply structure to an electricity distribution network; and
- mettre ledit chargeur en marche pour transférer de l'énergie électrique du réseau de distribution d'électricité vers ladite au moins une batterie.- Switching on said charger to transfer electrical energy from the electricity distribution network to said at least one battery.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :These characteristics and advantages, as well as others, will be explained in detail in the following description of particular embodiments made without implied limitation in relation to the attached figures among which:
la figure 1 est une représentation en perspective d'un chariot élévateur ;Figure 1 is a perspective representation of a forklift;
la figure 2 est une représentation en perspective d'un chariot élévateur et d'un bloc batteries usuel en cours de mise en place ;Figure 2 is a perspective representation of a forklift and a conventional battery pack being implemented;
la figure 3 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation d'une structure d'alimentation électrique à batteries au lithium d'un chariot élévateur ;Figure 3 is a schematic perspective view of an embodiment of a lithium battery power supply structure of a forklift;
la figure 4 est un schéma bloc électrique simplifié du mode de réalisation de la figure 3 et de son raccordement au moteur du chariot électrique ;Figure 4 is a simplified electrical block diagram of the embodiment of Figure 3 and its connection to the motor of the electric carriage;
la figure 5 illustre une autre représentation du schéma électrique d'un mode de réalisation d'une structure d'alimentation électrique d'un chariot élévateur ; et la figure 6 représente, de façon très schématique, un autre mode de réalisation d'une structure d'alimentation électrique d'un chariot élévateur.FIG. 5 illustrates another representation of the electrical diagram of an embodiment of a power supply structure of a forklift; and Figure 6 shows, very schematically, another embodiment of a power supply structure of a forklift.
Description détailléedetailed description
Par souci de clarté, seuls les éléments qui sont utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, les éléments duFor the sake of clarity, only the elements which are useful for understanding the embodiments described have been shown and will be detailed. In particular, the elements of the
B15635 - DD17630ST chariot élévateur, autres que sa structure d'alimentation électrique à batterie, n'ont pas été détaillés, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les chariots élévateurs usuels. De plus, la constitution et réalisation des systèmes en amont (réseau électrique pour la charge des batteries) et en aval (moteur électrique) n'ont pas non plus été détaillés, les modes de réalisation décrits étant là encore compatibles avec les systèmes usuels. Il est à noter que, sur les figures, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents modes de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Sauf précision contraire, les expressions approximativement, sensiblement et de l'ordre de signifient à 10 % près, de préférence à 5 % près, ou à 10° près, de préférence à 5° près.B15635 - DD17630ST forklift, other than its battery power supply structure, has not been detailed, the embodiments described being compatible with the usual forklifts. In addition, the constitution and construction of the systems upstream (electrical network for charging the batteries) and downstream (electric motor) have not been detailed either, the embodiments described here again being compatible with the usual systems. It should be noted that, in the figures, the structural and / or functional elements common to the different embodiments may have the same references and may have identical structural, dimensional and material properties. Unless otherwise specified, the expressions approximately, substantially and in the order of mean to the nearest 10%, preferably to 5%, or to 10 °, preferably to 5 °.
La figure 1 est une représentation en perspective d'un chariot élévateur.Figure 1 is a perspective representation of a forklift.
La figure 2 est une représentation en perspective d'un chariot élévateur et d'un bloc batteries usuel en cours de mise en place.Figure 2 is a perspective representation of a forklift and a conventional battery pack being put in place.
Un chariot élévateur 1 est constitué d'un châssis 12, portant les différents équipements (moteur, transmission, système de levage 14, siège 16, etc.), et monté sur des roues 18. Le châssis 12 porte également un bloc batteries 2, logé sous le siège 16. Le siège est articulé sur un support 17 capable de pivoter pour permette la mise en place du bloc batteries 2 (voir figure 2). L'ensemble 22 de batteries au plomb est logé dans une caisse 3 palettisable, dans laquelle ces batteries sont interconnectées. La recharge des batteries dans un chariot usuel nécessite d'extraire la caisse 3, de la transporter dans une zone de recharge et de charger le bloc batteries 2.A lift truck 1 is made up of a chassis 12, carrying the various equipment (engine, transmission, lifting system 14, seat 16, etc.), and mounted on wheels 18. The chassis 12 also carries a battery pack 2, housed under the seat 16. The seat is articulated on a support 17 capable of pivoting to allow the installation of the battery pack 2 (see Figure 2). The set 22 of lead batteries is housed in a palletizable box 3, in which these batteries are interconnected. Charging the batteries in a standard trolley requires removing the case 3, transporting it to a charging area and charging the battery pack 2.
L'utilisation de batteries au plomb dans les chariots élévateurs présente de multiples inconvénients, parmi lesquels :The use of lead-acid batteries in forklifts has many disadvantages, including:
- le besoin de disposer de plusieurs blocs batteries par chariot élévateur en raison du temps (plus de dix- the need to have several battery packs per lift truck due to time (more than ten
B15635 - DD17630ST heures) de charge et de repos nécessaire entre deux utilisations d'un bloc batteries ;B15635 - DD17630ST hours) of charge and rest required between two uses of a battery pack;
- le besoin d'une salle de charge pour les blocs batteries en cours de charge ;- the need for a charging room for the battery packs being charged;
- le dégazage pendant les opérations de charge ;- degassing during charging operations;
- la manutention des blocs batteries, particulièrement lourds et encombrants pour les mettre en charge et les remettre en service sur les chariots élévateurs ;- handling of particularly heavy and bulky battery packs to charge them and put them back into service on forklifts;
- les opérations de maintenance des batteries au plomb (recharge en eau notamment) ;- maintenance operations for lead-acid batteries (notably recharging with water);
- etc.- etc.
On a déjà proposé des chariots élévateurs équipés de batteries au lithium. L'utilisation de batteries au lithium présente de multiples avantages par rapport aux batteries au plomb, parmi lesquels :Forklifts equipped with lithium batteries have already been proposed. The use of lithium batteries has multiple advantages over lead batteries, including:
- un encombrement moindre ;- less bulk;
- une meilleure durée de vie ;- a better lifespan;
- une charge plus rapide ; et- faster charging; and
- une absence de dégazage.- absence of degassing.
Toutefois, les chariots élévateurs actuels équipés de batteries au lithium présentent des inconvénients qui limitent leur développement. En particulier, ils doivent être développés spécifiquement autour de l'utilisation de batteries au lithium, ce qui les rend incompatibles avec les parcs existants de chariots élévateurs. A titre d'exemple, les batteries au plomb jouent un rôle de contrepoids dans les chariots élévateur qu'une batterie au lithium, plus légère pour une capacité donnée, ne remplit pas. Par conséquent, cela engendre, pour une entreprise souhaitant passer d'une technologie à l'autre, des investissements considérables.However, current forklifts equipped with lithium batteries have drawbacks which limit their development. In particular, they must be developed specifically around the use of lithium batteries, which makes them incompatible with existing fleets of forklifts. For example, lead-acid batteries act as a counterweight in forklifts that a lithium battery, lighter for a given capacity, does not fill. Consequently, this generates considerable investments for a company wishing to switch from one technology to another.
Les modes de réalisation décrits ci-après tirent leur origine d'une nouvelle analyse des besoins et contraintes liés à l'utilisation de chariots élévateurs électriques.The embodiments described below derive from a new analysis of the needs and constraints associated with the use of electric forklifts.
On prévoit de tirer profit de la configuration actuelle des structures d'alimentation à batteries au plomb pour proposerIt is planned to take advantage of the current configuration of lead battery power structures to propose
B15635 - DD17630ST une structure d'alimentation à batteries au lithium qui puisse se mettre en lieu et place des caisses de batteries au plomb actuelles.B15635 - DD17630ST a lithium battery power supply structure which can be used in place of existing lead-acid battery cases.
La figure 3 est une vue en perspective schématique d'un mode de réalisation d'une structure 4 d'alimentation électrique à batteries au lithium d'un chariot élévateur.Figure 3 is a schematic perspective view of an embodiment of a structure 4 of lithium battery power supply of a forklift.
La figure 4 est un schéma bloc électrique simplifié du mode de réalisation de la figure 3 et de son raccordement au moteur du chariot électrique.Figure 4 is a simplified electrical block diagram of the embodiment of Figure 3 and its connection to the motor of the electric carriage.
La figure 5 illustre une autre représentation du schéma électrique équivalent d'un mode de réalisation d'une structure 4 d'alimentation électrique d'un chariot élévateur.FIG. 5 illustrates another representation of the equivalent electrical diagram of an embodiment of a structure 4 for the electrical supply of a forklift.
Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit de loger, dans une caisse 5 palettisable, sensiblement de même dimension que les caisses 3 des blocs batteries au plomb, auAccording to the embodiments described, provision is made to house, in a palletizable box 5, substantially the same size as the boxes 3 of the lead-acid battery packs, at the
La caisse 5 est typiquement une enceinte parallélépipédique rectangle, en acier, de préférence pourvue d'un couvercle.The box 5 is typically a rectangular parallelepiped enclosure, made of steel, preferably provided with a cover.
Les liaisons des différents éléments ont été illustrées en pointillés. Typiquement, le câble 48 (ou en variante la prise) se prolonge (ou est relié) jusqu'au chargeur (liaison 52), la sortie continue du chargeur 44 est reliée (liaison 54) aux bornes communes des batteries de l'ensemble 42 qui sont également reliées au bornier 4 6 (liaison 56) . Aux figures 4 et 5, on a respectivement référencé, côté alimentation continue, les bornes ou conducteursThe connections of the various elements have been illustrated in dotted lines. Typically, the cable 48 (or alternatively the plug) extends (or is connected) to the charger (link 52), the continuous output of the charger 44 is connected (link 54) to the common terminals of the batteries of the assembly 42 which are also connected to terminal block 4 6 (link 56). In FIGS. 4 and 5, the terminals or conductors are respectively referenced, on the DC supply side.
B15635 - DD17630ST positifs par la lettre « p » et les bornes ou conducteurs négatifs par la lettre « n ».B15635 - DD17630ST positive with the letter "p" and negative terminals or conductors with the letter "n".
Le cas échéant, les liaisons comportent, outre les fils véhiculant l'énergie (la puissance), des fils (non représentés) véhiculant des signaux de commande.Where appropriate, the links include, in addition to the wires carrying energy (power), wires (not shown) carrying control signals.
Par ailleurs, des commutateurs et/ou des circuits de commande peuvent être intercalés sur tout ou partie des liaisons.In addition, switches and / or control circuits can be inserted on all or part of the links.
Dans l'exemple de la figure 4, on suppose la présence d'un circuit 62 (CTRL) de commande intercalé entre une borne positive 42-p de l'ensemble de batteries 42 et le moteur, ou plus précisément l'entrée d'un onduleur 64 (PI) alimentant le moteur 66 (M) . Un conducteur positif 54-p relie, dans cet exemple, l'ensemble de batteries 42 au chargeur 44 (CHARGER). Des conducteurs négatifs 54-n et 56-n relient l'ensemble de batteries 42 respectivement à l'onduleur 64 et au chargeur 44.In the example of FIG. 4, we assume the presence of a control circuit 62 (CTRL) inserted between a positive terminal 42-p of the battery pack 42 and the motor, or more precisely the input of an inverter 64 (PI) supplying the motor 66 (M). A positive conductor 54-p connects, in this example, the battery assembly 42 to the charger 44 (CHARGER). Negative conductors 54-n and 56-n connect the battery assembly 42 respectively to the inverter 64 and to the charger 44.
Dans l'exemple de la figure 5, qui est un schéma fonctionnel, on considère le cas où l'ensemble de batteries 42 (BAT) est connecté, par l'intermédiaire de commutateurs 74, aux conducteurs 54 et 56. Les deux conducteurs 56-p et 56-n sont connectés d'une part à des commutateurs 72 constitutifs du circuit 62 et, d'autre part, à la sortie du chargeur 44.In the example of FIG. 5, which is a functional diagram, we consider the case where the battery assembly 42 (BAT) is connected, by means of switches 74, to the conductors 54 and 56. The two conductors 56 -p and 56-n are connected on the one hand to switches 72 constituting the circuit 62 and, on the other hand, to the output of the charger 44.
De préférence, le volume disponible à l'intérieur de la caisse 5 est utilisé pour lester la structure. Ainsi, on préserve la fonction de contrepoids des blocs batteries usuels.Preferably, the volume available inside the box 5 is used to ballast the structure. This preserves the counterweight function of conventional battery packs.
Selon un mode de réalisation, on prévoit des lests métalliques ou en fonte.According to one embodiment, metal or cast iron weights are provided.
Selon un autre mode de réalisation, tout ou partie du lest est constitué d'huile (la caisse est remplie d'huile), ce qui participe à améliorer le refroidissement, l'huile étant un bon conducteur thermique.According to another embodiment, all or part of the ballast consists of oil (the body is filled with oil), which contributes to improving the cooling, the oil being a good thermal conductor.
Selon un autre mode de réalisation, l'espace est occupé par une ou plusieurs batteries connectées en parallèle pour former l'ensemble de batteries 42. Cela apporte une fonction de redondance au cas où l'une des batteries dysfonctionne. La gestionAccording to another embodiment, the space is occupied by one or more batteries connected in parallel to form the set of batteries 42. This provides a redundancy function in the event that one of the batteries malfunctions. Management
B15635 - DD17630ST de modules ou ensemble de batteries de redondance est en ellemême connue.B15635 - DD17630ST of modules or set of redundancy batteries is itself known.
Selon un autre mode de réalisation, le chargeur 44 comporte un transformateur galvanique à la fréquence du réseau électrique (50Hz ou 60Hz) plutôt qu'un convertisseur à découpage afin de participer au lest. Ainsi, alors que l'utilisation de ce type de transformateur est généralement vue comme un inconvénient en raison du poids et de l'encombrement, on transforme ici cet inconvénient en avantage.According to another embodiment, the charger 44 includes a galvanic transformer at the frequency of the electrical network (50Hz or 60Hz) rather than a switching converter in order to participate in the ballast. Thus, while the use of this type of transformer is generally seen as a disadvantage due to the weight and the bulk, this disadvantage is here transformed into an advantage.
Intégrer l'ensemble de batteries et le chargeur dans une caisse 5, compatible avec les chariots élévateurs existants, présentent de nombreux avantages, parmi lesquels :Integrating the battery pack and the charger into a box 5, compatible with existing forklifts, has many advantages, including:
- Les utilisateurs de chariots élévateurs n'ont pas besoin de changer leur parc de chariots pour tirer profit des batteries au lithium et de tous les avantages associés, ce qui représente un gain considérable ;- Forklift users do not need to change their fleet of forklifts to take advantage of lithium batteries and all the associated advantages, which represents a considerable gain;
- Les fabricants de chariots élévateurs n'ont pas besoin de modifier leur gamme ;- Forklift manufacturers do not need to change their range;
- Les opérations de recharge sont simplifiées. Il suffit de brancher le chargeur sans avoir besoin d'extraire la structure d'alimentation du chariot élévateur. La rapidité de charge des batteries au lithium avec un chargeur dimensionné pour être rapide peut conduire à des durées de charge d'une à quelques heures.- Recharging operations are simplified. Just plug in the charger without needing to extract the forklift's power structure. The rapid charging of lithium batteries with a charger sized to be quick can lead to charging times of one to a few hours.
La figure 6 représente, de façon très schématique, un autre mode de réalisation d'une structure d'alimentation 4.FIG. 6 very schematically shows another embodiment of a supply structure 4.
Selon ce mode réalisation, la fonction hacheur du chargeur est utilisée de façon bidirectionnelle, c'est-à-dire en abaisseur pendant la charge et en élévateur pendant la décharge ou inversement.According to this embodiment, the chopper function of the charger is used bidirectionally, that is to say, step-down during charging and step-up during discharge or vice versa.
Dans l'exemple représenté, on suppose une tension d'alimentation triphasée. Le chargeur 44 comporte alors, entre autres :In the example shown, a three-phase supply voltage is assumed. The charger 44 then comprises, inter alia:
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- un transformateur 441 recevant une tension alternative triphasée et fournissant une tension alternative Vac ;- a transformer 441 receiving a three-phase alternating voltage and supplying an alternating voltage Vac;
- un pont redresseur 443 de la tension Vac, fournissant une tension redressée ; et- a rectifier bridge 443 of the Vac voltage, providing a rectified voltage; and
- un hacheur 8 opérant en convertisseur continu/continu pour charger l'ensemble de batteries 42.- a chopper 8 operating as a DC / DC converter to charge the battery pack 42.
Le hacheur 8 est schématisé sous la forme de deux commutateurs 81 et 82 en série entre les bornes 445 et 447 de sortie du redresseur 443, chaque commutateur 81, 82 étant en parallèle avec une diode 83, respectivement 84. Le point milieu 85 de l'association en série des commutateurs 81 et 82 est connecté, par l'intermédiaire d'un élément inductif 86, à une borne, par exemple positive 42-p, de l'ensemble de batteries 42. La borne 447 est commune à la borne négative 42-n de l'ensemble de batteries 42. Les anodes des diodes 83 et 84 sont respectivement connectées aux bornes 85 et 42-n.The chopper 8 is shown diagrammatically in the form of two switches 81 and 82 in series between the output terminals 445 and 447 of the rectifier 443, each switch 81, 82 being in parallel with a diode 83, respectively 84. The midpoint 85 of l the series association of the switches 81 and 82 is connected, by means of an inductive element 86, to a terminal, for example positive 42-p, of the battery assembly 42. The terminal 447 is common to the terminal negative 42-n of the battery pack 42. The anodes of the diodes 83 and 84 are respectively connected to the terminals 85 and 42-n.
La sortie du redresseur 443 est par ailleurs reliée au circuit de commande 62 (les conducteurs 56-p et 56-n sont respectivement connectés aux bornes 445 et 447).The output of rectifier 443 is also connected to the control circuit 62 (the conductors 56-p and 56-n are respectively connected to terminals 445 and 447).
Dans une telle réalisation, le hacheur 8 sert, non seulement de convertisseur continu/continu lors des phases de charge, mais également de convertisseur DC/DC lors des phases de décharge.In such an embodiment, the chopper 8 serves not only as a DC / DC converter during the charging phases, but also as a DC / DC converter during the discharging phases.
On peut tirer profit de la séparation du convertisseur 8 et des autres éléments du chargeur pour prévoir plusieurs batteries, chacune associée à un convertisseur 8. On peut ainsi avoir plusieurs modules de stockage d'énergie MS-1 à MS-n, chaque module de stockage MS-i comprenant une batterie BAT-i et un convertisseur 8-i. Ainsi, pour chaque module MS-i, le hacheur bidirectionnel 8-i est adapté d'une part à la tension de la batterie BAT-i associée, par exemple 12 ou 24 volts et d'autre part à la tension commune appliquée entre les bornes 445 et 447, par exemple 24V, 48V et 80V.One can take advantage of the separation of the converter 8 and the other elements of the charger to provide several batteries, each associated with a converter 8. It is thus possible to have several energy storage modules MS-1 to MS-n, each module of MS-i storage including a BAT-i battery and an 8-i converter. Thus, for each MS-i module, the bidirectional chopper 8-i is adapted on the one hand to the voltage of the associated BAT-i battery, for example 12 or 24 volts and on the other hand to the common voltage applied between the terminals 445 and 447, for example 24V, 48V and 80V.
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Cela permet de standardiser la fabrication d'un module de stockage MS en prévoyant un hacheur bidirectionnel « générique » capable de s'adapter à différents types de batterie, notamment avec plusieurs tensions de batterie, et capable de s'adapter à différents niveaux de tension à fournir pour s'adapter notamment aux trois tensions usuelles des chariots élévateurs, à savoir 24V, 48V et 80V. Les modules MS-1 à MS-n peuvent ainsi être associés en parallèle. Notamment, il sera possible d'utiliser un seul type de module pour s'adapter aux trois tensions usuelles des chariots élévateurs, à savoir 24V, 48V et 80V.This makes it possible to standardize the manufacture of an MS storage module by providing a “generic” bidirectional chopper capable of adapting to different types of battery, in particular with several battery voltages, and capable of adapting to different voltage levels. to be supplied to adapt in particular to the three usual voltages of forklifts, namely 24V, 48V and 80V. The modules MS-1 to MS-n can thus be associated in parallel. In particular, it will be possible to use a single type of module to adapt to the three usual voltages of forklifts, namely 24V, 48V and 80V.
Ce mode de réalisation modulaire présente en outre l'avantage d'assurer une redondance des batteries et de la partie convertisseur DC/DC, un module défaillant pouvant aisément être compensé par les autres modules non défaillants. En outre, de façon classique, pour chaque module, des éléments de sécurité (non représentés) de type fusible F peuvent être prévus entre le hacheur 8 et l'ensemble batterie 42 et/ou entre le hacheur et la borne 445.This modular embodiment also has the advantage of ensuring redundancy of the batteries and of the DC / DC converter part, a faulty module which can easily be compensated for by the other non-faulty modules. Furthermore, conventionally, for each module, safety elements (not shown) of fuse type F can be provided between the chopper 8 and the battery assembly 42 and / or between the chopper and the terminal 445.
Le transformateur et le redresseur étant des éléments peu susceptibles de présenter une défaillance, ils peuvent avantageusement être communs à tous les modules.Since the transformer and rectifier are elements that are unlikely to fail, they can advantageously be common to all the modules.
Un autre avantage de l'utilisation d'un hacheur bidirectionnel (que ce soit dans une réalisation modulaire ou non) est que la conversion continu/continu en période d'utilisation du chariot élévateur permet d'émuler et de restituer le fonctionnement d'une batterie au plomb. En effet, on connaît l'évolution de la tension en fonction de l'état de charge (SoC) pour une batterie au plomb et pour une batterie au lithium. On peut adapter la consigne du hacheur en fonction de l'état de charge mesuré aux bornes de l'ensemble de batteries 42 (une telle mesure est en elle-même usuelle) du module et d'une table de correspondance entre un état de charge équivalent d'une batterie au plomb et celui d'une batterie au lithium.Another advantage of using a bidirectional chopper (whether in a modular embodiment or not) is that the continuous / continuous conversion in period of use of the forklift makes it possible to emulate and restore the operation of a lead acid battery. Indeed, we know the evolution of the voltage as a function of the state of charge (SoC) for a lead battery and for a lithium battery. The setpoint of the chopper can be adapted as a function of the state of charge measured at the terminals of the battery assembly 42 (such a measurement is in itself usual) of the module and of a table of correspondence between a state of charge equivalent of a lead battery and that of a lithium battery.
Dans le cas décrit ci-dessus de l'utilisation d'un ensemble de modules MS-1 à MS-n en parallèle, on pourra réaliserIn the case described above of using a set of modules MS-1 to MS-n in parallel, it will be possible to carry out
B15635 - DD17630ST une mesure de l'ensemble des états de charge SoC des différentes batteries BAT-1 à BAT-n et estimer un état de charge moyen, SoC-moyen, pour déterminer la consigne de tension à appliquer entre les bornes 445 et 447, chaque hacheur bidirectionnel 8-i recevant cette consigne de tension.B15635 - DD17630ST a measurement of all the SoC charge states of the different batteries BAT-1 to BAT-n and estimate an average charge state, SoC-average, to determine the voltage setpoint to be applied between terminals 445 and 447 , each bidirectional chopper 8-i receiving this voltage setpoint.
Un avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'il est désormais possible de conserver un parc de chariots élévateurs tout en bénéficiant de batteries au lithium.An advantage of the embodiments which have been described is that it is now possible to keep a fleet of forklifts while benefiting from lithium batteries.
Un autre avantage est que le changement d'une structure au plomb vers une structure au lithium est particulièrement simple. Il suffit de retirer la caisse à batterie au plomb et de mettre à la place la caisse 5 de la structure à batteries au lithium.Another advantage is that the change from a lead structure to a lithium structure is particularly simple. It suffices to remove the lead-acid battery case and to replace case 5 of the lithium battery structure.
Un autre avantage est que la transformation est réversible. En effet, on passe d'une structure d'alimentation à batteries au plomb à une structure d'alimentation à batterie au lithium et inversement, simplement en changeant la caisse. Par conséquent, cela facilite la gestion des parcs importants et un changement progressif des structures.Another advantage is that the transformation is reversible. Indeed, we go from a lead battery supply structure to a lithium battery supply structure and vice versa, simply by changing the body. Consequently, this facilitates the management of large parks and a gradual change of structures.
Les exemples de réalisation précédemment décrits indiquent que les batteries utilisées sont des batteries au lithium. Néanmoins, d'autres types de batteries présentant des propriétés similaires peuvent être utilisées, par exemples des batteries à base de Sodium-Ion. Pour pouvoir présenter les avantages susmentionnés et être intéressantes dans le cadre d'un procédé de remplacement (« retrofit » en anglais) , il faut que les batteries puissent être chargées rapidement, en une heure voire deux heures. Par charge rapide, on entend des batteries susceptibles d'être rechargées au moins 2 fois plus vite, voire 5 ou 10 fois plus vite que des batteries dites à charge lente telles les batteries au plomb. En outre, il est nécessaire que les batteries puissent être rechargées partiellement, lors d'une pause du chariot élévateur, quel que soit leur état de charge initial avant la charge partielle.The embodiments described above indicate that the batteries used are lithium batteries. However, other types of batteries having similar properties can be used, for example batteries based on Sodium-Ion. In order to be able to present the aforementioned advantages and be interesting in the context of a replacement process (“retrofit” in English), the batteries must be able to be charged quickly, in one hour or even two hours. By rapid charge is meant batteries capable of being recharged at least 2 times faster, or even 5 or 10 times faster than so-called slow charge batteries such as lead batteries. In addition, it is necessary that the batteries can be partially recharged, during a forklift break, regardless of their initial state of charge before partial charge.
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En outre, le terme « palettisable » doit être compris comme signifiant « pouvant être manipulé avec un moyen de manutention ». Une fois la nouvelle caisse (avec les batteries à recharge rapide) installée, il est possible que celle-ci soit verrouillée mécaniquement pour son maintien correct sur le chariot élévateur. Une telle caisse verrouillée après installation est bien entendu dans la portée de la présente invention bien qu'elle ne soit pas immédiatement manipulable.In addition, the term "palletizable" should be understood to mean "capable of being handled with a means of handling". Once the new box (with fast-charging batteries) installed, it is possible that it will be mechanically locked for its correct maintenance on the lift truck. Such a locked box after installation is of course within the scope of the present invention although it is not immediately manipulable.
De plus, les batteries utilisées dans les exemples décrits peuvent, de façon classique, être constituées de plusieurs cellules électrochimiques élémentaires placées en série et/ou parallèle.In addition, the batteries used in the examples described can, conventionally, be made up of several elementary electrochemical cells placed in series and / or parallel.
En outre, le chargeur 44 est en pratique commandé par un dispositif de commande non représenté, qui commandera la mise en marche du chargeur quand l'élément de raccordement 48 est relié au réseau de distribution électrique. De préférence, la mise en marche du chargeur 44 s'accompagnera d'une ouverture du circuit de commande (CTRL) 62, notamment pour éviter tout risque de démarrage non souhaitable du chariot entraînant un débranchement ou un endommagement intempestif de l'élément de raccordement.In addition, the charger 44 is in practice controlled by a control device not shown, which will control the starting of the charger when the connection element 48 is connected to the electrical distribution network. Preferably, the starting of the charger 44 will be accompanied by an opening of the control circuit (CTRL) 62, in particular to avoid any risk of undesirable starting of the carriage resulting in disconnection or untimely damage of the connection element. .
Divers modes de réalisation et variantes ont été décrits. Certains modes de réalisation et variantes pourront être combinés et d'autres variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix entre les différents modes de réalisation et variantes dépend de l'application. De plus, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation et variantes qui ont été décrits est à la portée de l'homme de métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, les commandes des commutateurs et circuits sont à la portée de l'homme du métier à partir des commandes usuelles des chargeurs de batteries au plomb ou au lithium et de leurs systèmes de charge et décharge.Various embodiments and variants have been described. Certain embodiments and variants may be combined and other variants and modifications will appear to those skilled in the art. In particular, the choice between the different embodiments and variants depends on the application. In addition, the practical implementation of the embodiments and variants which have been described is within the reach of those skilled in the art from the functional indications given above. In particular, the commands of the switches and circuits are within the reach of those skilled in the art from the usual commands of lead or lithium battery chargers and their charging and discharging systems.
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